基于MSP430F149單片機(jī)的光電編碼器位置檢測系統(tǒng)方案

　　光電編碼器是集光、機(jī)、電技術(shù)于一體的數(shù)字化傳感器，其基本原理就是在特制的碼盤上按一定規(guī)律編排光柵圖案，將這些圖案用光電頭讀取，轉(zhuǎn)變?yōu)楦叩陀行蚺帕械碾娖叫盘枴?a class="contentlabel" href="http://m.butianyuan.cn/news/listbylabel/label/光電編碼器">光電編碼器輸出信號為A , B , Z 3 個信號，其中A , B 為相位差90°的方波信號， Z 為過零脈沖信號。如圖1所示，光電編碼器每旋轉(zhuǎn)一周，A、B 相輸出同樣數(shù)量的脈沖， Z相輸出一個脈沖，脈沖的個數(shù)和電機(jī)旋轉(zhuǎn)角度，電機(jī)的運(yùn)行距離成正比關(guān)系。

　　A相、B相都是光電編碼器產(chǎn)生的，這兩個信號的前沿和后沿都對應(yīng)著光電碼盤的1/4節(jié)距的信息鑒相就是通過分析圖1的A相，B相信號，得出電機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向。如果A相脈沖超前B相90，電機(jī)正轉(zhuǎn)，反之，電機(jī)反轉(zhuǎn)。本系統(tǒng)設(shè)計(jì)了一種四倍頻電路，其原理圖如圖2所示，相應(yīng)的時序圖如圖3所示。由時序圖3可以看出，A和B信號經(jīng)四倍頻電路后，輸出信號為XA，XB兩個信號，在同一時刻，XA，XB只有一個是脈沖信號，另一個是高電平。因此，將XA，XB兩個信號連接到單片機(jī)相應(yīng)的端口上，對這兩個信號分別進(jìn)行判斷、計(jì)數(shù)和計(jì)算，就可以得出相應(yīng)的電機(jī)轉(zhuǎn)向和位移量。

　　2、系統(tǒng)功能

　　系統(tǒng)框圖見圖4。整個系統(tǒng)主要由差動隔離整形，倍頻電路，鑒相計(jì)數(shù)模塊，主控芯片，通訊模塊，數(shù)顯模塊組成。光電編碼器選用SIEMENS公司的1XP8001-1型號，輸出電壓為5V。從光電碼盤輸出的A，B，A－,B－經(jīng)過差動隔離整形模塊后能減少現(xiàn)場對信號產(chǎn)生的干擾，尤其是共模干擾，處理后的信號經(jīng)四倍頻電路后連到主控芯片，對脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù)，處理，計(jì)算，得到被控對象的位移結(jié)果。位移結(jié)果一方面送數(shù)顯表顯示，還可通過串口將位移結(jié)果送到上位機(jī)，便于在上位機(jī)中進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，打印，綜合分析。